Trockene Augen und reibende Kontaktlinsen nach einem langen Arbeitstag am Computer sind nicht nur schmerzhaft, sondern schädigen auch auf Dauer das Augengewebe. Ein Team der Technischen Universität München (TUM) hat jetzt zeigen können, dass Kontaktlinsen, die mit Mucinen aus der Magenschleimhaut von Schweinen beschichtet waren, keine Schäden am Auge verursachten.
Mucine sind Moleküle, die in der Lage sind, Wasser zu binden, und so einen natürlichen Schmierstoff bilden. Nicht nur unsere Tränen enthalten solche Mucine, sie kommen auch in der schützenden Schleimschicht in Magen oder Darm vor. Patienten, die unter trockenen Augen leiden, mangelt es meist an diesem molekularen Schmierstoff in der Tränenflüssigkeit: dem Mucin MUC5AC.
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Dreidimensionale, topografische Darstellung eines lokalen Gewebeschadens (Streifen in der Bildmitte) auf der Hornhaut nach einem Reibungsversuch mit unbeschichteten Kontaktlinsen (Bild: B. Winkeljann/TUM)
Vor allem beim Tragen von Kontaktlinsen kann das Fehlen von MUC5AC zusätzlich problematisch sein: Ohne den schützenden Gleitfilm zwischen Auge und Linse wird das Gewebe der Hornhaut verletzt. Die Wissenschaftler um Prof. Oliver Lieleg, Professor für Biomechanik und Leiter der Arbeitsgruppe „Biopolymere und Bio-Grenzflächen“ an der Munich School of BioEngineering, hatten deshalb die Idee, das fehlende Mucin direkt auf die Linse aufzubringen.
Mucin-Beschichtung verhindert Gewebeschäden
Für die Versuche benötigten die Forscher größere Mengen des Moleküls. Menschliche Tränen fielen damit als mögliche Quelle aus. Das Team entwickelte deshalb ein Verfahren weiter, mit dem sie das Mucin aus den Mägen von Schweinen isolierten. Dieses Schweine-Mucin ist in seiner Struktur dem menschlichen Molekül MUC5AC sehr ähnlich. Besonders wichtig dabei war, dass die Substanz ihre charakteristische Eigenschaft als Schmierstoff behält und sich chemisch durch das Reinigungsverfahren nicht verändert.
„Die meisten bisher kommerziell erhältlichen Mucine, die momentan zum Beispiel zur Behandlung von Trockenheit im Mundraum eingesetzt werden, haben genau diese Fähigkeit verloren, das haben wir in mehreren Versuchen zeigen können. Man könnte sich somit auch Wasser in den Mund sprühen. Diese Mucine können deshalb auch nicht bei trockenen Augen helfen“, erklärt Lieleg.
Aus den Mägen von Schweinen werden Mucin-Moleküle (hellblau) aufgereinigt, die eine schützende Schicht auf Kontaktlinsen bilden. Die Versuche wurden an isolierten Schweineaugen (unten rechts) durchgeführt (Bild: B. Winkeljann/TUM)
In Experimenten an einem präparierten Schweineauge testeten sie dann, wie ihr speziell isoliertes Mucin auf Kontaktlinsen wirkt. Das Team um Oliver Lieleg konnte mikroskopisch nachweisen, dass keine Gewebeschäden mehr durch die Linsen auftraten, wenn sie mit Mucin beschichtet waren. „Wir haben festgestellt, dass das Mucin von alleine an dem Linsenmaterial haftet und es deshalb gleitfähig hält“, erklärt Benjamin Winkeljann, Erstautor der Studie. Aus Sicht der Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler würde es somit ausreichen, die Kontaktlinsen zum Beispiel über Nacht in einer Mucin-Lösung zu lagern.
Dauerhafter Schutz gegen trockene Augen ohne Nachtropfen
Die Beschichtung mit Mucin bietet mehrere Vorteile: Medikamente, die bereits gegen trockene Augen auf dem Markt sind, nutzen primär Hyaluronsäure. Diese komme aber im Gegensatz zu Mucin nicht in der menschlichen Tränenflüssigkeit vor. Während Hyaluronsäure als Tropfen in das Auge eingebracht wird und deshalb über den Tag verteilt mehrfach angewendet werden muss, hafte Mucin direkt an der Linse und schütze das Auge so dauerhaft.
In den nächsten Schritten soll das Mucin aus den Schweinemägen weiter getestet werden, um es bald beim Menschen gegen trockene Augen einsetzen zu können.
